Co se děje při sexuální reprodukci?

Během sexuální reprodukce je každá následující generace výsledkem fúze specializovaných buněk – gamety. Gamety vznikají ve speciálních orgánech rodičovských jedinců – samce a samice.

Podstata sexuální reprodukce spočívá ve sloučení genetické informace rodičů, díky čemuž se zvyšuje genetická diverzita u potomků, čímž se oproti rodiči zvyšuje i vitalita.

Účinnost kombinace genetického materiálu u potomků získaných v důsledku sexuální reprodukce je usnadněna:

• náhodné setkání dvou gamet;
• náhodné uspořádání a divergence k dělicím pólům homologních chromozomů během meiózy;
• přechod mezi chromatidami.

Metody pohlavního rozmnožování

• heterogamie – dvě mobilní buňky různých velikostí;
• oogamie – splynutí velkého, nepohyblivého vajíčka a malé pohyblivé spermie;
• izogamie – fúze dvou mobilních gamet stejné velikosti;
• partenogeneze – vývoj z neoplozeného vajíčka;
• gametangiogamfy – splynutí dvou specializovaných reprodukčních struktur (gametangií), které se nediferencují na gamety. Tento typ sexuálního procesu je běžný u zygomycetů a askomycet;
• somatogamie – Toto je fúze obyčejných vegetativních myceliálních buněk. Nachází se v mnoha houbách, jako jsou bazidiomycety a některé další;
• hologamie (nejjednodušší případ somatogamie) je splynutí dvou jednobuněčných organismů, vyskytujících se v některých kvasinkách podobných houbách.

1. Partenogeneze. Při této metodě nedochází k oplodnění a embryo se vyvíjí z neoplozeného vajíčka.

Tento způsob rozmnožování umožňuje pouze kombinovat vlastnosti různých předků mateřského jedince, protože otcovský se na reprodukci nepodílí. Tato forma sexuální reprodukce, známá jako partenogeneze, nezahrnuje splynutí gamet. Ale protože se organismus vyvíjí ze zárodečné buňky (oocytu), partenogeneze je stále považována za sexuální reprodukci.

Například u včely medonosné se z nich při kladení diploidních vajíček vyvinou buď dělnice, nebo včelí královna a z neoplozených vajíček, která mají haploidní sadu chromozomů, se vyvinou trubci, kteří v důsledku mitózy produkují ferm to znamená, že partenogeneze může regulovat počet potomků každého typu.

Tak se objevují například pampelišky. Proto jsou si všechny jejich květy velmi podobné, genetický materiál dostaly pouze od matky. Takto se rozmnožují některé druhy řepy a tabáku.

Takto se množí mnoho parazitických červů, když některé larvy, když jsou uvnitř těla hostitele, dají vzniknout další generaci larev bez procesu oplodnění.

2. Konjugace. U bakterií je to jeden ze způsobů výměny genetického materiálu. Jedna bakterie, běžně nazývaná „mužská“, předá svou DNA jiné „ženské“ bakterii, načež zemře. „Ženská“ bakterie rekombinuje dvě molekuly DNA a poté se rozmnožuje jednoduchým dělením. Potomci buňky, která prošla konjugací, nesou vlastnosti charakteristické pro oba rodiče. Tím se zvyšuje variabilita a vitalita dalších generací.

Pro bakteriální buňky neexistuje koncept „přirozené smrti“, protože se za příznivých podmínek dělí nekonečněkrát. Bakterie umírají pouze v důsledku nedostatku potravy nebo „nehody“, například varu při zavařování okurek.

Za příznivých podmínek může bakterie zemřít pouze v důsledku konjugace.

Eukaryotická konjugace je proces výměny genů u nálevníků, řas (Spirogyra, některé další zelené řasy), plísní atd. Nedochází k výměně pouze molekuly DNA. U nálevníků celá jádra proudí od jednoho jedince k druhému, zatímco oba zůstávají naživu. U řas přeteče celý obsah jedné z buněk. Není třeba mluvit o smrti, je to spíše jako „evakuace“ jedné buňky do druhé s vytvořením zygoty.

3. Fúze gamet. Vyskytuje se při opylování u rostlin a oplození u zvířat.

Samoopylení – vyskytuje se jak u samosprašných rostlin, tak u mnoha živočichů, zejména parazitických. V tomto případě budou mít potomci odlišnou kombinaci vlastností charakteristických pouze pro jeden „mateřský“ (a zároveň otcovský) organismus a všechny jeho předky.

Hermafroditismus – současná nebo následná přítomnost mužských a ženských pohlavních znaků a reprodukčních orgánů u dvoudomých organismů. Hermafroditismus je adaptace na sedavý, sedavý nebo parazitický způsob života.

Existuje přirozený hermafroditismus vlastní různým druhům zvířat a rostlin (monoecy) a abnormální (patologický) hermafroditismus normálně dvoudomých zvířat.

Tato metoda by neměla být zaměňována s těmi formami hermafroditismu, kdy je samooplodnění nemožné.

Takže u žížal nejprve dozrávají varlata, pak dochází k výměně semenné tekutiny. A pak se ze všech červů stanou samice (asi do 7-10 dnů) a jejich vajíčka jsou oplodněna semennou tekutinou získanou od jiných jedinců.

Druhy hnojení:

vnější – u ryb a obojživelníků;

vnitřní – u plazů, ptáků a savců;

dvojitý – u kvetoucích rostlin.

Sexuální proces – Toto je způsob, jak v potomcích spojit vlastnosti charakteristické pro dva neidentické rodičovské organismy.

Udělejte si oddílový test

1. Metody pohlavního rozmnožování
2. Příklad sexuální reprodukce
3. Forma pohlavního rozmnožování v organismech, ve kterých se samičí reprodukční buňky (vajíčka) vyvíjejí v dospělém organismu bez oplodnění
4. Forma bakteriální sexuální reprodukce, při které dochází k výměně genetického materiálu
5. Forma sexuálního procesu, ve kterém se spojují dvě morfologicky a velikostně stejné gamety
6. Forma pohlavního styku, při které dochází ke splynutí genitálií
7. Forma sexuálního procesu, ve kterém se spojují dvě morfologicky a velikostně odlišné gamety
8. Na reprodukci se podílejí gamety s haploidní sadou chromozomů
9. Konjugace je charakteristická
10. Charakteristická je izogamie

• Kontakty
• FAQ
• Naši odborníci
• Условия использования
• Zásady ochrany osobních údajů
• O iTestu

Sergej Seninský: . Příroda obdařila živé organismy různými možnostmi plození. Nepohlavní rozmnožování, jako je štěpení nebo pučení, je běžné u nižších forem života. Mezi vyššími organismy však převládá pohlavní rozmnožování.

Mnoho biologů se domnívá, že hlavní výhodou sexuální reprodukce je, že potomci jsou rozmanitější, což poskytuje materiál pro přirozený výběr a pomáhá urychlit evoluci. Existuje však i jiný úhel pohledu, podle kterého sexuální rozmnožování zvyšuje stabilitu druhů a pomáhá jim odolávat evolučním změnám. Vedoucí laboratoře molekulární genetiky v Ústavu problémů chemické fyziky Ruské akademie věd, doktor biologických věd Viktor Ščerbakov, hovoří o roli sexuální reprodukce v evoluci. Alexander Markov s ním mluví.

Alexander Markov: Viktore Prokhoroviči, z vašeho pohledu, jaký je význam sexuální reprodukce a proč je to nutné?

Viktor Ščerbakov: Mluvili jsme o tom, že pro organismy se složitým genomem a složitým vývojem je velký problém mutační interference. Přesnost replikace dosahuje svého limitu.

Alexander Markov: To znamená, že je nemožné kopírovat DNA přesněji.

Viktor Ščerbakov: Okopírovat DNA z energetických důvodů prostě nejde, to nejde, tělo si s přesnějším kopírováním energeticky neporadí. Evoluce samozřejmě vždy postupuje slepě, zkouší různé možnosti a jedním z jejích vynálezů je sexuální rozmnožování. Sexuální rozmnožování se jeví jako zcela nadbytečná věc, vše komplikuje. Když se jedinec sám rozmnožuje dělením napůl nebo pučením, zplodí podobného jedince a přenese na něj veškerou svou dědičnost, celý svůj genom. Nepotřebuje hledat partnera, aby zplodila potomstvo. Navíc, když se v evoluci takového asexuálního organismu náhodně vytvoří velmi dokonalý genom, bude předán zcela beze změny všem potomkům. To jsou výhody asexuálního rozmnožování. A během sexuální reprodukce za prvé každý jedinec předá svým potomkům pouze polovinu své genetické informace. To znamená, že obecně ztrácí schopnost reprodukovat se, nemůže vytvořit přesnou kopii sebe sama. A to je to nejdůležitější, co se děje během sexuální reprodukce – to je odmítnutí jedinců reprodukovat se v čisté formě.

Alexander Markov: To znamená, že to, co nyní dělají klonovací experimenty, je právě pokus o změnu situace, o vytvoření přesné kopie.

Viktor Ščerbakov: Chtějí to vrátit zpět. Evoluce přesto šla touto cestou – po cestě přechodu k sexuální reprodukci. Nejjednodušší organismy se rozmnožují nepohlavně a také nejnižší z eukaryot, u vyšších organismů a zejména savců je nepohlavní rozmnožování obecně vyloučeno a nemožné. To vše činí reprodukci zřejmou. Stačí ale říci, že zvláště když druh ubývá, stává se setkání se sexuálními partnery velmi obtížné a riskantní. A přesto se pohlavně rozmnožují. To znamená, že je to životně důležité. Jedna výhoda je ale zcela zřejmá. Přesně řečeno, co se děje během sexuální reprodukce, jaký je hlavní rozdíl? Hlavním rozdílem je, že každá buňka diploidního organismu má otcovskou sadu chromozomů a mateřskou. Tyto rodičovské chromozomy se navzájem potkají a začnou si vyměňovat své kousky. A důležité je také to, že jsou smíchány zcela náhodně, že každý potomek dostane zcela unikátní sadu genů. Každý potomek má svou vlastní kombinaci. Vždy se bere 50 % od jednoho rodiče, 50 % od druhého rodiče, ale těchto 50 % se bere náhodně. Proto je každý jedinec skutečně individuální a jedinečný. To však okamžitě ukazuje, že jedinci, kteří se pohlavně rozmnožují, produkují širokou škálu potomků.

Alexander Markov: To znamená, že sexuální reprodukce vede ke zvýšení diverzity v populaci, k diverzitě jedinců v rámci stejného druhu.

Viktor Ščerbakov: Tomu se říká genové míchání. Ale to není to hlavní. Již jsme řekli, že u velkých genomů se mutace vyskytují nebezpečně vysokou rychlostí. A jakmile k mutaci došlo, není již možné se jí zbavit. Pravděpodobnost reverzní mutace je o mnoho řádů nižší než výskyt nové mutace. Ale právě tato rekombinace, výměna kousků chromozomů, vytváří zásadní možnost, jak se zbavit mutace. Potkali se dva mutanti, ale mutace jsou na různých místech chromozomu a proto je teoreticky možná výměna tak, že místo dvou mutantů dostaneme jedince se dvěma mutacemi a jedince bez mutací.

Alexander Markov: To znamená, že dva rodiče měli například každý jednu mutaci.

Viktor Ščerbakov: A nyní se ukazuje, že jedna nese dvě mutace a druhá nenese jedinou mutaci. Proces, který je nevratný u asexuálních organismů, je reverzibilní u pohlavních organismů. Vždy je možnost udělat krok zpět.

Alexander Markov: A to by mělo zvýšit udržitelnost a stabilitu druhu.

Viktor Ščerbakov: Navíc reverzibilita je antievoluční proces. Krokem zpět se vrátíme do předchozí situace. Asexuální organismy hromadí mutace neustále, mutace se mohou hromadit i velmi intenzivně, když dochází k řízené selekci. A tak, unášena tímto výběrem, může asexuální populace akumulovat mnoho mutací. Ale to se ukáže jako dočasný úspěch a nemohou se vrátit. Reprodukční organismy mají jakousi ariadnskou nit. Mají také mutace a také se mohou hromadit, když se organismus přizpůsobí, populace se přizpůsobí určitým podmínkám, tyto mutace se mohou hromadit. Ale ponechávají si možnost vrátit se, pokud se ukáže, že se situace změnila.

Alexander Markov: Čili populace je polymorfní a zdá se, že jedinci jsou velmi proměnliví, ale to, že jedinci jsou proměnliví, dává druhu jako celku naopak stabilitu a stabilitu.

Viktor Ščerbakov: Tato možnost obnovení původního genotypu je jednou z vážných výhod pohlavních organismů. Ale podle mého názoru mnohem významněji přispívá ke stabilitě druhů jiná možnost pohlavních organismů. Faktem je, že u druhů, které se rozmnožují pohlavně, se jednotkou výběru stává populace.

Alexander Markov: To znamená, že asexuální organismy nemají populace jako takové.

Viktor Ščerbakov: Existují samozřejmě, žijí v nějakých skupinách, ale to je skupina jedinců, kteří jsou si geneticky blízcí.

Alexander Markov: To znamená, že výběr funguje na úrovni jednotlivce.

Viktor Ščerbakov: A přísně vzato, výsledkem tohoto výběru jsou klony. Asexuální organismy v podstatě nemají biologický druh. A u sexuálních jedinců jedinec nezanechává kopii sebe sama, potomstvo se ukáže být geneticky smíšené. Dá se to říci takto: u sexuálních jedinců každý jedinec přispívá svým genotypem do společného genofondu. Ukazuje se, že obecně je populace nezbytná pro reprodukci sexuálních jedinců, zachování populace je podmínkou přežití jedince. Jedinec v zásadě nemůže přežít mimo sexuální populaci. A proto nejen z tohoto důvodu, ale v zásadě nejdůležitější je, aby se vytvořil společný genofond. A když se vytvoří společný genofond, pak se vytvoří podmínky k tomu, aby selekce neprobíhala u jedinců, ale u populací. To znamená, že u jedinců, kteří se rozmnožují sexuálně, dominuje skupinový výběr.

Alexander Markov: To je velmi zajímavý nápad. Obecně je výběr skupiny výběr na úrovni skupiny. Mluví o tom, když dojde na společenská zvířata – mravenci, včely, tam je to vidět. A na úrovni nesociálních populací, obyčejných much nebo bizonů se nezdá úplně samozřejmé, že se tam ta skupina množí jako celek, ale ve skutečnosti, když se nad tím zamyslíte.

Viktor Ščerbakov: Jiná cesta prostě není. Vzhledem k tomu, že mísí své geny a přežití populace je nezbytnou podmínkou pro přežití jedince, selekce musí probíhat na úrovni skupiny. Nabízí se ale otázka: jak může probíhat selekce na úrovni jedince, když neopustí svou genovou kopii, když se jeho genom rozpadne v další generaci. Chápu, jak je těžké o skupinovém výběru vůbec mluvit. Faktem je, že existence skupinového výběru je strašně těžké dokázat. Nějaký jednoduchý a jasný způsob, jak dokázat, že skupina byla vybrána zde. Odpůrci skupinového výběru čelili velkému problému, jak vysvětlit vznik altruismu. Pak ale Hamilton navrhl mechanismus příbuzenské selekce: člověk nebo zvíře se obětuje, ale zachrání své příbuzné, ale protože jsou si blízcí v genech, zachrání své geny nepřímo. Ale můžete se na věc podívat úplně jinak a vidět, že skupinový výběr byl vždy jediným významným momentem v evoluci, vždy skupinový. Co je to mnohobuněčný organismus? Toto je skupina buněk. A mnohobuněčný organismus by nemohl vzniknout bez skupinové selekce. Ostatně fakt, že selekce na úrovni organismu je selekcí na úrovni skupiny.

Alexander Markov: Naprosto správně, tady je to zřejmé. Právě přechod individuální selekce na skupinovou byl nezbytný pro vznik mnohobuněčného organismu.

Viktor Ščerbakov: A kde je, ptám se, konkurence a boj o existenci? Ať se podíváte nestranně kamkoli, ukáže se, že neexistuje konkurence, ale spolupráce. Buňka je spolupráce genů, mnohobuněčný organismus je spolupráce buněk. Sexuální populace je spolupráce jednotlivců. Vždy říkali tuto frázi, že život je boj, boj, střet, boj o místo na slunci.

Alexander Markov: Co podle vás není boj o existenci?

Viktor Ščerbakov: Existuje, ale bojová funkce je pomocná, regulační. Řekněme, vezměme hierarchicky organizované hejno ptáků, všichni mezi sebou pravidelně bojují, zjišťují svou hodnost, své postavení na žebříčku. Toto je mechanismus pro ladění hierarchií. Cílem všech těchto střetů je správná organizace stáda. Protože se jedná o ziskovou organizaci, je výhodná pro všechny. Zdálo by se, že docela příkladem zuřivého krvavého boje je boj o místo vůdce. Ale není to vůdce, kdo bojuje za to, aby zanechal co nejvíce svých genů jako dědictví. Myslím, že tady je nejdůležitější, aby stádo mělo inteligentního vůdce, a to je způsob, jak to zjistit. A tady jsou vlastně nejdůležitější zájmy stáda. Pohlavní rozmnožování vedlo k tomu, že se populace stala jednotkou výběru. To znamená, že systém je velmi složitý a právě tento systém se ukazuje jako stabilní. To je podle mého názoru to hlavní, co sexuální rozmnožování poskytuje – vytvoření nadindividuálního druhu.